Análisis del Diagrama de Tracción (T.I. Bac)

Ideas Básicas

• Representamos las fuerzas F en el eje de ordenadas frente a los alargamientos en el eje de ordenadas Δl.
• En todos los materiales, hay una primera zona donde los alargamientos Δl son proporcionales a las fuerzas aplicadas, y otra segunda zona, donde pequeñas variaciones de fuerza producen alargamientos más pronunciados.
• A efectos prácticos, se suele representar la tensión σ aplicada al material frente al alargamiento relativo ε.

• ε = alargamiento unitario (adimensional).
• Δl = l - lo = Incremento de longitud.
• σ = Tensión en una sección transbversal cuando se aplica una fuerza F.
• So = Sección transversal inicial de la probeta.

• El diagrama obtenido se asemeja al de la figura superior
  • La zona roja-anaranjada es la zona elástica. En esta zona, el material recupera su longitud inicial lo cuando cesa la tensión a la que se somete.
    • La zona OP es una zona lineal, en la que las tensiones aplicadas son proporcionales a las deformaciones obtenidas: σ = cte · ε
    • La zona PE es una zona no lineal. Aunque el material sigue siendo elástico, no hay una relación directa entre la deformación y la tensión. No es una zona aconsejable cuando se trabaja con materiales que se necesite conocer su elasticidad porque el material es menos controlable.
  • La zona azulada es la zona plástica. En esta zona, al cesar la tensión sometida, el material ya no recupera su longitud inicial lo. Las deformaciones son permanentes.
    • La zona de límite de rotura ER, donde a pequeñas tensiones se producen alargamientos relativos muy pronunciados. Alcanzado el punto R (límite de rotura), el material se considera roto aunque no se haya producido la rotura visual. La tensión a la que se produce ésto es la tensión de rotura σ_R.
    • La zona de rotura RS. Aunque la tensión de rotura se mantenga o baje ligeramente , el material sigue alargándose progresivamente hasta que se produce la factura visual en S.
• Algunos materiales presentan un diagrama levemente distinto. Por ejemplo, los aceros. En ellos, en una zona por encima del límite elástico, se presenta una zona en la que se produce un alargamiento muy rápido e intenso sin apenas aumentar la tensión aplicada. El fenómeno se denomina fluencia (el material parece que fluye sin razón aparente). El límite en el que aparece es el límite de fluencia y a la tensión que aparece es la tensión de fluencia.

Ideas Complementarias

• Definiciones:
  1. Límite elástico: Máxima tensión aplicable sin que se produzcan deformaciones en el material.
  2. Tensión de rotura (UTS): Máxima tensión observable en un diagrama tensión-deformación.
  3. Fluencia: Valor de la tensión aplicada a partir de la cual comienza la deformación plástica.
  4. Módulo de elasticidad (E): Resultado de dividir la tensión entre la deformación unitaria dentro de la zona elástica. E = σ / ε.
  5. Enlongación: Alargamiento total expresado en porcentaje de una probeta durante el ensayo de tracción.
  6. Rigidez: Medida cualitativa de la deformación elástica producida en un material. Un material rígido tiene un alto módulo elástico.
• Los límites de fluencia y rotura son fácilmente detectables, pero no así los puntos P y E. Hay que estudiar bien las gráficas de los ensayos para conocer estos puntos.
• Para los aceros, denominados como F-6 XXX y A XX, los dos dígitos que acompañan a la A nos informan de la resistencia mínima a la tracción expresada en kp/mm2.

Ejemplos

• Libro (en inglés) con diagramas ejemplo de tracción (stress-strain curves).

Enlaces

• Normalización en el ensayo de tracción.
• Norma UNE-EN ISO 7500-1
• Otra página con más detalles.
• Clasificación de los aceros
• Nomenclatura de los aceros.